本發(fā)明涉及一種基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計的雷達(dá)形變監(jiān)測方法及電子設(shè)備，屬于雷達(dá)監(jiān)測。

背景技術(shù)：

1、地質(zhì)災(zāi)害通常是由地殼內(nèi)部的能量釋放、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的異常運動、巖土體的變形等所引起的。地質(zhì)災(zāi)害具有多樣性且分布廣，具有突發(fā)性、多發(fā)性等特點，對人類生命財產(chǎn)以及地球環(huán)境保護(hù)會造成無法挽回的傷害。

2、在過去幾年里，由山體滑坡事故帶來的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失是巨大的。另一方面，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的微變形使基礎(chǔ)設(shè)施和建筑工程存在安全隱患，當(dāng)形變量超過安全界限時，很大程度上會發(fā)生特大災(zāi)難。因此，形變監(jiān)控是必不可少的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警措施。通過將測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為監(jiān)測點的形變量或位移量，以此作為監(jiān)測點安全狀況的重要評估依據(jù)，在危險來臨前及時預(yù)警。

3、在雷達(dá)對山體、地表以及橋梁建筑物等進(jìn)行形變監(jiān)測的研究中，由于硬件等其他問題，靜止目標(biāo)的相位并不是一直都是固定不變的。雷達(dá)在長時間的照射監(jiān)測中，靜止目標(biāo)會出現(xiàn)相位慢變的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致誤報的問題，誤報會帶來額外工作。因此，亟需提供一種新的技術(shù)方案減少誤報，提高預(yù)警準(zhǔn)確率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計的雷達(dá)形變監(jiān)測方法，通過統(tǒng)計多個目標(biāo)點同一段時間內(nèi)的相位變化情況，判斷出目標(biāo)是否真實發(fā)生形變，減少誤報。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計的雷達(dá)形變監(jiān)測方法，所述方法包括以下步驟：

3、步驟1、根據(jù)目標(biāo)點的信噪比和/或幅度離散情況和/或相位標(biāo)準(zhǔn)差，選取出信噪比高和/或幅度離差指數(shù)小和/或相位標(biāo)準(zhǔn)差小的x個所述目標(biāo)點作為穩(wěn)定點，選取n個所述穩(wěn)定點作為參考點；

4、形變監(jiān)測中，在時間幀tm監(jiān)測到的發(fā)生相位變化的所述穩(wěn)定點設(shè)為監(jiān)測點p；其中，x為正整數(shù)，n為正整數(shù)，m為正整數(shù)，x＞n；

5、步驟2、獲取參考點pi在時間段[tm-δt,tm]的相位變化狀態(tài)；其中，所述參考點pi為第i個所述參考點，1≤i≤n，所述參考點pi在時間段[tm-δt,tm]的相位變化狀態(tài)包括上升狀態(tài)、下降狀態(tài)和平穩(wěn)狀態(tài)，δt為統(tǒng)計所述參考點pi的相位變化的時間間隔；

6、步驟3、若δφp＞0，且所述參考點pi在時間段[tm-δt,tm]的相位變化狀態(tài)的趨勢為下降，則判定所述監(jiān)測點p發(fā)生形變，進(jìn)行預(yù)警；

7、或若δφp＜0，且所述參考點pi在時間段[tm-δt,tm]的相位變化狀態(tài)的趨勢為上升，則判定所述監(jiān)測點p發(fā)生形變，進(jìn)行預(yù)警；

8、或若δφp＞0，且所述參考點pi在時間段[tm-δt,tm]的相位變化狀態(tài)的趨勢為上升，則判定所述監(jiān)測點p未發(fā)生形變，不進(jìn)行預(yù)警；

9、或若δφp＜0，且所述參考點pi在時間段[tm-δt,tm]的相位變化狀態(tài)的趨勢為下降，則判定所述監(jiān)測點p未發(fā)生形變，不進(jìn)行預(yù)警；

10、其中，δφp為所述監(jiān)測點p在時間幀tm的相位與初始相位φp,0的相位差值，即，所述監(jiān)測點p的初始相位φp,0為雷達(dá)固定并啟動后時間段t內(nèi)所述監(jiān)測點p的所有相位的平均值。

11、通過實際數(shù)據(jù)采集實驗發(fā)現(xiàn)，對于硬件引起的相位慢變，所有穩(wěn)定點(即穩(wěn)定的目標(biāo)點)的變化趨勢是一致的。而對于形變引起的相位變化，其他穩(wěn)定點的相位變化趨勢極少會與發(fā)生形變的監(jiān)測點p的相位變化一致。根據(jù)這一特性，通過所述步驟1獲得的所述監(jiān)測點p的相位變化和所述步驟2獲得的所述參考點pi的相位變化狀態(tài)，判斷出所述監(jiān)測點p是否真實發(fā)生形變。

12、根據(jù)本發(fā)明的實施例，還可以對本發(fā)明作進(jìn)一步的優(yōu)化，以下為優(yōu)化后形成的技術(shù)方案：

13、在其中一個優(yōu)選的實施例中，n為5，和/或δt不小于1分鐘，和/或t為5分鐘。

14、在其中一個優(yōu)選的實施例中，所述步驟1中，根據(jù)幅度離散情況，選取幅度離差指數(shù)小的目標(biāo)點作為穩(wěn)定點，所述幅度離差指數(shù)的計算公式為：

15、

16、其中，da為目標(biāo)點的幅度離差指數(shù)，δa為目標(biāo)點的幅度標(biāo)準(zhǔn)偏差，ma為目標(biāo)點的幅度平均值；

17、和/或所述步驟1中，根據(jù)相位標(biāo)準(zhǔn)差，選取相位標(biāo)準(zhǔn)差小的目標(biāo)點作為穩(wěn)定點，所述相位標(biāo)準(zhǔn)差的計算公式為：

18、φ＝arg(γ)

19、

20、其中，γ為標(biāo)準(zhǔn)差，φ為相位標(biāo)準(zhǔn)差，arg為取復(fù)數(shù)的輻角即相位的計算符，st1為目標(biāo)點在時間點t1對應(yīng)的復(fù)數(shù)值，st2為目標(biāo)點在時間點t2對應(yīng)的復(fù)數(shù)值，t1和t2不相同，st2*為st2的共軛復(fù)數(shù)，|?|為絕對值運算符，e{}為期望值計算符。

21、在其中一個優(yōu)選的實施例中，所述步驟1中，所述在時間幀tm監(jiān)測到的發(fā)生相位變化的所述穩(wěn)定點作為監(jiān)測點p的具體步驟包括：

22、若則判定監(jiān)測到穩(wěn)定點pj在時間幀tm發(fā)生相位變化，且對應(yīng)的所述穩(wěn)定點pj設(shè)為監(jiān)測點p；

23、其中，所述穩(wěn)定點pj為第j個所述穩(wěn)定點，1≤j≤x，為所述穩(wěn)定點pj在時間幀tm的相位與初始相位的相位差值，所述穩(wěn)定點pj的初始相位為雷達(dá)固定并啟動后時間段t內(nèi)所述穩(wěn)定點pj的所有相位的平均值，δφth為相位差閾值。

24、在其中一個優(yōu)選的實施例中，所述步驟2的具體步驟包括：

25、統(tǒng)計在時間段[tm-δt,tm]內(nèi)，所述參考點pi的相位變化處于上升趨勢和下降趨勢的對應(yīng)的幀個數(shù)；

26、若處于上升趨勢對應(yīng)的幀個數(shù)大于處于下降趨勢對應(yīng)的幀個數(shù)，則判定所述參考點pi的相位變化狀態(tài)為上升狀態(tài)；

27、若處于下降趨勢對應(yīng)的幀個數(shù)大于處于上升趨勢對應(yīng)的幀個數(shù)，則判定所述參考點pi的相位變化狀態(tài)為下降狀態(tài)；

28、若處于上升趨勢對應(yīng)的幀個數(shù)等于處于下降趨勢對應(yīng)的幀個數(shù)，則判定所述參考點pi的相位變化狀態(tài)為平穩(wěn)狀態(tài)；

29、其中，所述上升趨勢為所述下降趨勢為為所述參考點pi在時間幀tm的相位與前面幀相位的相位差值，即1≤k≤m-1。

30、在其中一個優(yōu)選的實施例中，所述步驟2還包括以下步驟：

31、若所述參考點pi的相位變化狀態(tài)處于上升狀態(tài)時，且則確定所述其他參考點pi的相位變化狀態(tài)處于上升狀態(tài)；

32、若所述參考點pi的相位變化狀態(tài)處于上升狀態(tài)時，而則確定所述參考點pi的相位變化狀態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài)；

33、若所述參考點pi的相位變化狀態(tài)處于下降狀態(tài)時，且則確定所述參考點pi的相位變化狀態(tài)處于下降狀態(tài)；

34、若所述參考點pi的相位變化狀態(tài)處于下降狀態(tài)時，而則確定所述參考點pi的相位變化狀態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài)；

35、其中，為所述參考點pi在時間幀tm的相位與初始相位的相位差值，即：所述參考點pi的初始相位為雷達(dá)固定并啟動后時間段t內(nèi)所述參考點pi的所有相位的平均值。

36、在其中一個優(yōu)選的實施例中，所述步驟3的具體步驟包括：

37、若δφp＞0，且所述參考點pi的相位變化狀態(tài)中處于上升狀態(tài)的數(shù)量小于第一設(shè)定值，則判定所述監(jiān)測點p發(fā)生形變，進(jìn)行預(yù)警；

38、或若δφp＞0，且所述參考點pi的相位變化狀態(tài)中處于下降狀態(tài)和平穩(wěn)狀態(tài)的數(shù)量大于第二設(shè)定值，則判定所述監(jiān)測點p發(fā)生形變，進(jìn)行預(yù)警；

39、或若δφp＜0，且所述參考點pi的相位變化狀態(tài)中處于下降狀態(tài)的數(shù)量小于所述第一設(shè)定值，則判定所述監(jiān)測點p發(fā)生形變，進(jìn)行預(yù)警；

40、或若δφp＜0，且所述參考點pi的相位變化狀態(tài)中處于上升狀態(tài)和平穩(wěn)狀態(tài)的數(shù)量大于所述第二設(shè)定值，則判定所述監(jiān)測點p發(fā)生形變，進(jìn)行預(yù)警；

41、或若δφp＞0，且所述參考點pi的相位變化狀態(tài)中處于上升狀態(tài)的數(shù)量大于所述第二設(shè)定值，則判定所述監(jiān)測點p未發(fā)生形變，不進(jìn)行預(yù)警；

42、或若δφp＞0，且所述參考點pi的相位變化狀態(tài)中處于下降狀態(tài)和平穩(wěn)狀態(tài)的數(shù)量小于所述第一設(shè)定值，則判定所述監(jiān)測點p未發(fā)生形變，不進(jìn)行預(yù)警；

43、或若δφp＜0，且所述參考點pi的相位變化狀態(tài)中處于下降狀態(tài)的數(shù)量大于所述第二設(shè)定值，則判定所述監(jiān)測點p未發(fā)生形變，不進(jìn)行預(yù)警；

44、或若δφp＜0，且所述參考點pi的相位變化狀態(tài)中處于上升狀態(tài)和平穩(wěn)狀態(tài)的數(shù)量小于所述第一設(shè)定值，則判定所述監(jiān)測點p未發(fā)生形變，不進(jìn)行預(yù)警。

45、在其中一個優(yōu)選的實施例中，所述第一設(shè)定值為n的1/10，所述第二設(shè)定值為n的2/3。

46、在其中一個優(yōu)選的實施例中，所述方法還包括以下步驟：

47、步驟4、所述步驟3中，若判定所述監(jiān)測點p發(fā)生形變，根據(jù)δφp計算所述監(jiān)測點p的形變量，所述形變量用于所述監(jiān)測點p的安全評估；

48、優(yōu)選地，當(dāng)所述雷達(dá)為fmcw雷達(dá)時，所述步驟4中，所述形變量的計算公式為：

49、

50、其中，δxp為所述監(jiān)測點p的形變量，λc為雷達(dá)波長，α為所述監(jiān)測點p相對于雷達(dá)的方位角。

51、基于同一個構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括存儲器、一個或多個處理器；所述存儲器上存儲有一個或多個程序，當(dāng)所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)上述方法的步驟。

52、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計的方法，首先選取不易晃動的目標(biāo)點作為穩(wěn)定點，選取n個所述穩(wěn)定點作為參考點；當(dāng)監(jiān)測到某一時間幀發(fā)生相位變化的監(jiān)測點p時，統(tǒng)計所有參考點的相位變化，獲得同一時間段內(nèi)各參考點的相位變化趨勢；根據(jù)形變監(jiān)測中，對于由雷達(dá)硬件等不可避免因素引起的相位慢變，在雷達(dá)照射范圍內(nèi)的所有穩(wěn)定點具有慢變趨勢一致的特性，對監(jiān)測點p的相位變化和所述參考點的相位變化狀態(tài)趨勢進(jìn)行對比，判斷出監(jiān)測點p是否真實發(fā)生形變。從而過濾由雷達(dá)硬件引起的相位慢變帶來的形變監(jiān)測誤報問題，提高雷達(dá)形變監(jiān)測的準(zhǔn)確率。